العلوم

الأضواء الشمالية تنشأ بسبب تسريع الإلكترونات في المجال المغناطيسي للأرض

14 حزيران 2021 14:58

تنشأ الأضواء الشمالية بسبب موجات كهرومغناطيسية عالية الطاقة تدفع الإلكترونات نحو الأرض بسرعة ملايين الكيلومترات في الساعة، حيث تم تأكيد هذه النظرية التي تعود إلى عقود من الزمن في دراسة جديدة قام بها علماء في جامعة أيوا.

وقال البروفيسور غريغ هاوز: "لطالما فتنت العروض المتلألئة للشفق القطبي البشرية منذ فجر الحضارة، حيث ألهمت في البداية الرهبة والخوف على حد سواء بسبب أصلها الذي يبدو غامضاً، ولكنها استحوذت مؤخراً على انتباه العلماء الذين لديهم فضول لشرح أسباب هذه الظاهرة الطبيعية".

"إحدى النظريات المقترحة لشرح الأقواس الشفقية المنفصلة، وهي النوع الأكثر شهرة من الشفق القطبي، والذي يظهر على شكل ستائر ضوئية ساطعة ومتموجة، تتضمن تسريع الإلكترونات عن طريق موجات "ألفين" التي تتحرك بإتجاه الأرض". 

وأوضح البروفيسور هاوز أن الأحداث العنيفة على الشمس، مثل التوهجات الشمسية والانبعاثات الكتلية الإكليلية، تعيق تدفق الرياح الشمسية التي تتحرك عبر النظام الشمسي، ويقول أن هذه الاضطرابات يمكن أن تؤدي إلى عواصف مغناطيسية شديدة تتوجه إلى الأرض، مصحوبة ببعض أقوى العروض الشفقية.

وقال البروفيسور هاوزر: "تقود ديناميكيات العاصفة المغناطيسية الأرضية عملية تسمى إعادة الاتصال المغناطيسي في الذيل المغناطيسي البعيد للأرض، حيث تنكسر خطوط المجال المغناطيسي وتلتف، ثم تعود في النهاية إلى الأرض بسبب التوتر المغناطيسي، مثل شريط مطاطي ممتد يتم إطلاقه فجأة". 

"هذا الارتداد للمجال المغناطيسي يطلق موجات ألفين التي تنتقل باتجاه الأرض على طول المجال المغناطيسي، على ارتفاعات أقل من ثلاثة أضعاف نصف قطر الأرض، 20000 كيلومتر، حيث تتجاوز سرعة موجة ألفين السرعة الحرارية للإلكترونات، وبذلك يمكن تسريع الإلكترونات التي تتحرك في نفس اتجاه موجة ألفين بكفاءة إلى سرعات أعلى".

تدخل الإلكترونات المجال الكهربائي لموجة ألفين، وتلتقط سرعتها من طاقة الموجة، حيث تم اقتراح هذه العملية، المعروفة باسم تخميد لانداو، لأول مرة في عام 1946 من قبل الفيزيائي الروسي ليف لانداو.